【MOSFET干货】消除推挽过冲讲解-KIA MOS管

无抑制时的漏极电压

图(tu)1详(xiang)细列(lie)出了使用15V直(zhi)流(liu)电(dian)(dian)源(yuan)工作(zuo)时，推挽(wan)式(shi)驱动(dong)器(qi)的典型(xing)栅(zha)极(ji)驱动(dong)电(dian)(dian)压和漏极(ji)电(dian)(dian)压波(bo)形(xing)。在(zai)推挽(wan)式(shi)驱动(dong)结构中(zhong)，当互补MOSFET开(kai)启时，正(zheng)常情况下漏极(ji)电(dian)(dian)压会升至直(zhi)流(liu)电(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)压的两倍(bei)(或者本(ben)例(li)中(zhong)的30V)。

然而(er)，如图1所示，尖(jian)峰电压却高达(da)54V。在(zai)MOSFET关(guan)闭(bi)以及互补MOSFET开(kai)启时，n通道功(gong)率(lv)MOSFET的漏极(ji)也(ye)会(hui)出现尖(jian)峰电压。

MOSFET 推挽式驱动

图1. 无缓(huan)冲电路时的漏极(ji)电压(ya)

可抑制漏极尖峰电压的电路及设计

可以通过(guo)为每个(ge)漏极(ji)添加简(jian)单的RC网(wang)络(luo)来抑(yi)制尖峰电(dian)压，如图(tu)2所(suo)(suo)示(shi)。合适的电(dian)阻(R)和(he)电(dian)容(C)值可由如下过(guo)程确定。在(zai)阐述该过(guo)程之(zhi)后，将有(you)一个(ge)实例(li)演示(shi)如何降低图(tu)1所(suo)(suo)示(shi)的尖峰电(dian)压。

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图2. 推挽驱(qu)动器的漏极缓(huan)冲(chong)电路

确定合适的(de)缓冲电(dian)路RC值：

测(ce)量尖峰谐(xie)振频率。见图3所示实例(li)。

在MOSFET的(de)漏(lou)极和源极上并(bing)联一个电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(无电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)，仅电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong))，调(diao)整电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)值(zhi)，直到尖峰谐振频率(lv)降(jiang)低(di)到原(yuan)来的(de)二分之一。此时，该电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)值(zhi)为(wei)产(chan)生尖峰电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)的(de)寄生电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)值(zhi)的(de)三倍。

因为寄(ji)生电(dian)容值已(yi)知(zhi)，寄(ji)生电(dian)感值可用如下等式求得(de)：

L = 1 / [(2 F) ² x C]，其中，F＝谐振频率，C = 寄生(sheng)电容值

现在，寄生电容和(he)电感值都(dou)已知，谐振回路的特征阻抗可由如下等式求得：

Z = SQRT(L/C)，其(qi)中，L = 寄生电感值，C = 寄生电容值

RC缓冲电路中的(de)电阻值(zhi)(zhi)(zhi)应该接近特征阻抗，电容值(zhi)(zhi)(zhi)应该是(shi)寄生(sheng)电容值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)四到十倍。使用更(geng)大的(de)电容可以(yi)(yi)轻微降低(di)电压过冲，但要(yao)以(yi)(yi)更(geng)多(duo)的(de)功率耗散和更(geng)低(di)的(de)逆变效(xiao)率为代价。

计算RC缓冲器元件值

在这(zhei)部分，使用(yong)前面提到的五个步骤，可以计算出组成缓冲电(dian)(dian)路、用(yong)来降低图1中尖峰电(dian)(dian)压的适当电(dian)(dian)阻电(dian)(dian)容值。

找(zhao)出谐振尖峰电压的频率。图3显示出它大约为35MHz。

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图(tu)3. 无缓(huan)冲电路的谐(xie)振尖峰电压的频率

在漏极和地(di)线(xian)之间并联一(yi)个电(dian)容，以将谐(xie)振频(pin)(pin)率(lv)降至(zhi)大约一(yi)半(17.5MHz)。如(ru)图4所示，330pF的并联电(dian)容即可将谐(xie)振频(pin)(pin)率(lv)降低至(zhi)大约17.5MHz。

最佳电容值可以通过尝试并联不(bu)同容量(liang)的电容来确定。最好从(cong)小容量(liang)电容开(kai)始(比如100pF)，然后逐渐增大。

因为330pF的(de)并联电容即(ji)可将(jiang)谐振频率降至(zhi)原(yuan)来的(de)二分之一，寄生(sheng)电容值应该(gai)是其三分之一(大约110pF)。

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图(tu)4. 提(ti)供(gong)330pF并联电容时的谐振尖峰电压频率

计算寄生电(dian)感值。

寄生电感(gan) = L = 1 / [(2 x 3.14 x 35MHz)² * 110pF] = 0.188μH

计算特征阻(zu)抗。

特(te)征阻抗 = Z = SQRT (0.188μH / 110pF) = 41

选择(ze)适当(dang)的(de)(de)电(dian)(dian)阻和电(dian)(dian)容值(zhi)。缓冲电(dian)(dian)路中的(de)(de)电(dian)(dian)阻值(zhi)R应该接近(jin)41Ω，而(er)电(dian)(dian)容值(zhi)C应该在(zai)寄生(sheng)电(dian)(dian)容110pF的(de)(de)四到(dao)十倍之间。在(zai)本(ben)例中，我们选择(ze)电(dian)(dian)容C为(wei)1000pF，大约(yue)为(wei)寄生(sheng)电(dian)(dian)容值(zhi)的(de)(de)九(jiu)倍。

图5显示了加入由39Ω电阻(zu)及1000pF电容组成的(de)缓冲(chong)电路后的(de)结果。

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